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7/23/2019 Unid_2 Química Ambiental3343434343334343

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Unidade II

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3 POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

A poluição do ar consiste em qualquer condição atmosférica na qual compostos químicos estejampresentes em concentrações suficientemente altas para causar efeitos prejudiciais ao homem, àvegetação ou aos materiais. É considerada a mais crítica, pois não podemos deixar de respirar, maspodemos não ingerir água ou alimentos contaminados ou de origem suspeita. A poluição é compostapor produtos químicos naturais ou fabricados pelo ser humano e que possam ser levados pelo ar. Porexemplo: gases, vapores, partículas sólidas ou líquidas.

Esse tipo de poluição pode ser gerado a partir de emissões em níveis elevados ou em decorrência decondições atmosféricas desfavoráveis à dispersão de poluentes.

Normalmente, a superfície do planeta é aquecida pelos raios solares incidentes sobre ela. Após esseaquecimento, libera calor. A camada de ar imediatamente em contato com a superfície recebe esse calore também se aquece. Essa camada de ar sobe, pois é menos densa do que a que está acima. Isso originaas correntes de convecção naturais que ajudam na dispersão dos poluentes.

Como resultado das variações de densidade na atmosfera, ocorre um movimento vertical do ar, queé aquecido pelo solo e, sendo menos denso do que o ar frio, sobe.

Uma força, força de empuxo, age sobre as camadas de ar. Ela é vertical e ascendente, exercida sobreo ar aquecido pelo fluido no qual está imerso, e resultante da diferença de pressão existente entre aparte inferior e a parte superior da camada de ar aquecido. Esse movimento, por causa da convecçãonatural do ar, aliado aos ventos e a chuva, é um mecanismo importante para a dispersão dos poluentese a “limpeza” do ar.

A temperatura é mais amena durante a noite; sendo assim, o solo esfria, resfriando a camada de ar

diretamente em contato com ele. No dia seguinte, os raios solares podem ficar impedidos de atingir asuperfície da Terra. Isso ocorre quando há presença de uma quantidade excessiva de material particuladono ar (névoa líquida ou sólida em suspensão). Desse modo, não há o aquecimento nem do solo nem dacamada de ar que está em contato com ele, a qual permanece fria e mais densa. Essa camada que nãofoi aquecida fica aprisionada por outra mais alta, que sem a influência dos poluentes se aqueceu aoreceber os raios do sol.

Quando uma camada de ar quente se posiciona acima de outra mais fria, comporta-se como umabarreira e impede que ocorra a dispersão dos poluentes na atmosfera, o que é conhecido como inversãotérmica.



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QUÍMICA AMBIENTAL

Na figura a seguir, podemos observar dois tipos de inversão térmica, na parte superior, um sistemasemelhante ao que ocorre na cidade de Los Angeles – o ar quente descendente forma uma camadade inversão semipermanente. As montanhas agem como uma barreira para a poluição, e o ar poluídoempurrado pela brisa do mar tende a ascender nos cânions, onde fica aprisionado. A poluição é maisvisível no outono e no verão.

A parte inferior da figura apresenta um vale com ar frio sobre o ar quente. Esse tipo de inversãopode ocorrer quando se desenvolve a cobertura de nuvens associada a uma massa de ar estagnadosobre a cidade. As nuvens bloqueiam a radiação que chega, refletem e absorvem parte da energia solare se aquecem. Perto do solo o ar esfria. Se houver umidade no ar, como o ar esfria e pode alcançar atemperatura em que o vapor d’água condensa o ponto de orvalho, pode ocorrer a formação de nevoeiro.

Camada de inversão

Ar quente descendente

Ar relativamente frio

Ar relativamente quente

Montanhas (barreira geológica)

Vale

A l t i t u d

e

A l t i t u d e

Temperatura

Temperatura

Brisado mar

Figura 5 – Duas causas para a formação de inversão térmica, que podem piorar os problemas de poluição do ar

Não se formam correntes ascendentes na ausência de ventos e/ou chuvas, e a concentração dospoluentes lançados pelos veículos ou de outras atividades, industriais ou domésticas, aumenta e podeultrapassar os níveis aceitáveis para a sobrevivência do ser humano.

Londres foi afetada por uma inversão térmica em 1952, que concentrou na atmosfera uma quantidadeexcessiva de SO

2 e matou 4.000 pessoas em apenas quatro dias.

Condições topográficas e climáticas são muito relevantes para o desenvolvimento da poluição do ar,mas o potencial para a poluição do ar nas cidades é determinado por:

• taxa de emissão de poluentes por unidade de área;

• distância a favor do vento que a massa de ar se desloca pela cidade;



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Unidade II

• velocidade do vento;

• a altura na qual os poluentes conseguem ser misturados pelo ar em movimento natural na baixaatmosfera (figura a seguir).

Velocidadedo vento

Coluna de arem movimento

Aumento da poluição do ar

Camada de inversão

Distância em que a

através da área urbanacoluna se desloca

H

Efeitochaminé

Figura 6 – Quanto maior a velocidade do vento e a espessura H da camada de mistura, menor a poluição do ar. Quanto maior ataxa de emissão e quanto maior a distância a ser percorrida pelo vento acima da cidade, maior a poluição do ar. O efeito chaminé

possibilita que o ar poluído se desloque sobre a montanha e para baixo no vale adjacente

A composição do ar seco é dada pela tabela a seguir:

Tabela 4 – Concentração dos gases no ar seco

Gás Concentração (ppm)

Nitrogênio 780.900

Oxigênio 209.400

Argônio 9.300

Dióxido de carbono 315

Neônio 18

Hélio 5,2

Metano 1,0 -1,2

Criptônio 1

Óxido nitroso 0,5

Hidrogênio 0,5

Xenônio 0,08

Dióxido de nitrogênio 0,02

Ozônio 0,01-0,04

Obs.: PPM = partes por milhão = número de partes de umcomponente em um milhão de partes de ar.

Fonte: Botkin; Keller (2012, p. 365).



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QUÍMICA AMBIENTAL

Muitos componentes existem em contrações muito menores, como o vapor d’água, por exemplo,que varia de 0 a 30 ppm, e o ozônio, de 0 a 0,07 ppm.

Acreditamos que grande parte do oxigênio presente no ar é proveniente de reações químicasenvolvendo vegetais primitivos, como algas e fitoplâncton marinho. O restante resulta de vegetaisterrestres jovens em crescimento. Os vegetais retiram da atmosfera o CO

2 para sintetizar seu próprio

alimento (principalmente celulose, glicose e amido), sob a ação da luz solar, produzindo o oxigêniocomo subproduto. Esse processo é conhecido como fotossíntese, que consiste na transformação deenergia luminosa em energia química. Pode ser realizada por vários de pigmentos verdes, denominadosclorofila.

Para um vegetal adulto, o oxigênio produzido pela fotossíntese é praticamente todo consumido, jános vegetais jovens essa quantidade é menor, havendo um saldo positivo de oxigênio no ambiente.

Muitos organismos realizam a fotossíntese, mas o processo é mais efetivo nas folhas dos vegetais,por causa da sua anatomia e morfologia. Essa reação pode ser representada pela equação química aseguir:

6 CO2 + 6 H

2O+

Clorofila

LuzC

6H

12O

6 + O

2

Podemos considerar que um dos aspectos que favorecem a poluição é a falta de cuidado coma preservação da flora, tanto em termos de vegetais terrestres como dos fitoplânctons marinhos(responsáveis por cerca de 70% a 90% do suprimento de oxigênio).

Desse ponto de vista, a poluição não pode ser apenas considerada como uma fumaça expelidapela chaminé, e sim como um produto gerado por meio de um processo que se intensifica a cadaárvore derrubada ou vegetal queimado, representando uma menor quantidade de oxigênio produzidoe de dióxido de carbono eliminado. Paralelamente, as queimadas ilegais e o desmatamento destroemflorestas e matas nativas, enquanto nas áreas oceânicas o fitoplâncton está sendo envenenado porpesticidas oriundos das lavouras.

Saiba mais

Em 2008, o maratonista internacional Haile Gebrselassie anunciou quenão participaria da maratona nos Jogos Olímpicos de 2008, em Beijing, naChina, por causa da potencial poluição do ar, que poderia causar problemasem uma corrida longa. Leia mais em:

FAVARO, T. Sem fôlego em Pequim. Veja, 6 fev. 2008. Disponível em:<veja.abril.com.br/060208/p_084.shtml>. Acesso em: 1 ago. 2014.



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3.1 Poluentes do ar

As substâncias que poluem o ar podem ser divididas em duas categorias:

• poluentes primários – lançados ao ar diretamente pelas fontes poluidoras;

• poluentes secundários – formados pela interação ou reação química entre os poluentes primáriose os constituintes da atmosfera.

Os poluentes primários são substâncias emitidas por vários tipos de atividades: domésticas, industriais,automobilísticas e podem causar efeitos adversos à saúde humana e ao meio ambiente como um todo.Eles podem ser emitidos na forma sólida (material particulado) ou, em pequenas gotículas de líquidodispersas em um gás (névoa) ou na forma gasosa. Quase 100% da poluição emitida é resultado daatividade humana, como monóxido de carbono (CO

2), óxidos de enxofre (SO

2), material particulado,

hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio.

A quantidade de poluentes depende das fontes poluidoras existentes naquela área, da maneira comosão lançados na atmosfera, se existem condições favoráveis ou não para dispersão desses poluentes etc.

Os poluentes podem ser provenientes de fontes móveis, como veículos motorizados, ou de fontesfixas, como indústrias e usinas termoelétricas. Independentemente da fonte, nós, seres humanos, somosafetados não somente pelos poluentes que lançamos na atmosfera, mas também por outros poluentesgerados por reações químicas entre os poluentes primários e os constituintes do ar atmosférico, poração fotoquímica, produzindo os poluentes secundários.

Ainda temos que considerar as emissões de vulcões, decomposição biológica, incêndios florestais ea maresia, que contribuem em número maior de componentes de poluição do que as fontes artificiais.Em áreas industriais, essa contribuição é pequena se comparada com a poluição vinda da atividadeindustrial. Como não há como controlar essas emissões, elas não são tratadas como poluentes.

No meio natural, há sempre um equilíbrio, a natureza gera uma fonte de contaminação, mas, aomesmo tempo, fornece mecanismos de purificação do ar. A absorção pela vegetação, pelo solo e pelaágua, assim como a oxidação e a conversão a precipitados, evitam o acúmulo de poluentes na atmosfera.

Lembrete

A maioria dos poluentes fica na atmosfera por apenas alguns dias, comexceção do dióxido de carbono (CO

2), que perdura por muito tempo na

atmosfera.

Os poluentes podem ser classificados em:

• substâncias contendo enxofre (SOx);



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QUÍMICA AMBIENTAL

• substâncias contendo nitrogênio (NOx);

• substâncias halogenadas;

• monóxido e dióxido de carbono;

• material particulado;

• substâncias radioativas;

• substâncias contendo carbono, exceto CO e CO2.

Na tabela a seguir, são mostradas as classificações de poluentes e suas fontes de emissão maiscomuns:

Quadro 1 – Classificação de poluentes

Classe Poluentes primários Poluentessecundários

Principais fontes deemissão

Compostos de enxofre SO2, H

2S SO

3, H

2SO

4,

MSO4*

Queima de combustíveisque contêm enxofre

Compostos de nitrogênio NOx

NO2, MNO

3*

Combinação do N2 e O

2

em combustíveis de altatemperatura

Compostos de carbono Cadeias carbônicas de até 5átomos e mercaptanas

Aldeídos,cetonas, ácidos

Queima de combustíveis,refino de petróleo,

solventes etc.

Compostos de carbono CO e CO2

Nenhum Processos de combustão

Compostos halogenadosF

2 e HF

Cl2 e HCl

Nenhum Operações metalúrgicas,fábricas de cloro

*MSO4 e MNO

3 são formas genéricas para sulfatos e nitratos em geral.

Fonte: Botkin; Keller (2011, p. 513).

Além dos poluentes, que são os mais comuns em áreas urbanas, podem aparecer outros,provenientes das atividades industriais específicas ou característicos de cada região, como amônia(NH

3) – em locais próximos das fábricas de amônia; metano (CH

4); ozônio (O

3); material particulado;

CFCs (clorofluorcarbonos), entre outros.

Os poluentes do ar são facilmente carregados pelo vento e podem afetar seres humanos, plantas,lagos e solos distantes. A maior parte dos casos de grande poluição do ar está próxima dos grandescentros urbanos. A Cidade do México possui grande poluição do ar. Altos níveis de SO

2 e particulados

são encontrados em cidades como Seul e Xangai.



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Unidade II

3.1.1 Monóxido de carbono

A combustão incompleta do carbono presente nos combustíveis produz o monóxido de carbono(CO). Quando ocorre um descontrole no processo de combustão, seja industrial ou no motor de umautomóvel, e principalmente se a alimentação de ar é insuficiente, o CO é produzido no processo deoxidação, de acordo com a reação química:

C + 1/2 O2+ CO

O monóxido de carbono é tóxico para os seres humanos. Se respirado, entra na corrente sanguínea,complexando-se com a hemoglobina (glóbulos vermelhos do sangue) e inibindo o transporte de oxigêniopelo organismo humano, diminuindo, assim, a distribuição do oxigênio. Com tempos de exposição ao COprolongados, essa função pode ser completamente interrompida.

Quando o cérebro humano deixa de receber oxigênio, mesmo que por curtos espaços de tempo, podesofrer lesões irreversíveis, que podem causar cegueira, perda da fala, da audição e outras consequências.Assim, é extremamente perigoso respirar CO. Como o monóxido de carbono não tem cheiro, gosto e nemsabor, ou seja, é incolor, inodoro e insípido, podemos respirá-lo por acidente, sem perceber. Dependendodo tempo de exposição e da sua concentração no ambiente, a inalação pode causar desde dores decabeça, redução da capacidade mental, sono, taquicardia, vômito, coma até a morte.

O CO pode também diminuir a capacidade visual no escuro, o tempo de reflexo e a decisão de ummotorista que tenha ficado exposto a concentrações da ordem de 100 ppm (comuns nos engarrafamentos)em túneis, congestionamentos etc. Acredita-se que isso cause muitos acidentes de trânsito.

O envenenamento por CO apresenta como sintomas mais comuns os associados à falta de oxigênio,como tontura, dor de cabeça e distúrbios visuais. Cada organismo reage de maneira diferente e podeincluir outras manifestações, como a sonolência. Devemos levar em consideração a concentração e otempo de exposição ao monóxido de carbono. As concentrações entre 10 ppm e 30 ppm são toleráveispelo ser humano.

3.1.2 Óxidos de enxofre

A maioria das emissões de enxofre ocorre na forma de SO2. Trata-se de um gás incolor de odor

sufocante. A queima de combustíveis fósseis que contêm enxofre, como o carvão e algumas composiçõesde óleo diesel, é a principal fonte de emissão de dióxido de enxofre. A reação química pode serrepresentada pela equação:

S + O2+ SO

2

Todos os anos são lançadas cerca de 20 milhões de toneladas desse poluente na atmosfera. Aprincipal fonte de emissão de SO2 na atmosfera é a queima do carvão.



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QUÍMICA AMBIENTAL

As fontes naturais de enxofre lançam na atmosfera sulfeto de hidrogênio (H2S), que também pode

ser proveniente da matéria orgânica em decomposição. A (maresia) lança na atmosfera quase duasvezes mais enxofre do que as fontes de “poluição” humana (GODISH, 1997).

A maior parte do SO2 presente na atmosfera é levada pelas águas das chuvas, caindo sobre

o solo e oceanos. Uma pequena quantidade é absorvida pelas plantas, oceanos e lagos. Em média,aproximadamente 200 ppm de óxidos de enxofre permanecem na atmosfera.

O dióxido de enxofre presente na atmosfera pode causar diversos efeitos nocivos à saúde humana,à vegetação e aos materiais. Estudos e pesquisas indicam que concentrações de SO

2 estão associadas a

aumentos de doenças e à mortalidade. A inalação desse gás provoca danos ao sistema respiratório, aotecido pulmonar e o agravamento de doenças pulmonares.

A presença de material particulado associado ao dióxido de enxofre aumenta a periculosidade, de

maneira que a exposição prolongada pode causar morte. Tais efeitos adversos são mais acentuadosem crianças, idosos e nos indivíduos que possuem doenças pulmonares crônicas, como bronquite eenfisema.

Observação

A bronquite é uma inflamação dos brônquios, provoca o aumentoda produção de mucosa nasal e da tosse, diminuindo o fluxo de ar pelapresença da mucosa.

Dificuldades respiratórias podem não incomodar uma pessoa saudável, mas serem fatais paraindivíduos que sofrem de doenças respiratórias.

Observação

O enfisema é uma degeneração progressiva das paredes dos alvéoloscom a distensão do pulmão. Assim, é necessário um fluxo sanguíneo

mais intenso para transporte de oxigênio, o que provoca a diminuição dacapacidade respiratória e pode levar à morte.

Outro problema associado à emissão de SO2 é a sua oxidação a SO

3 e a formação de ácido sulfúrico,

H2SO

4, em presença de vapor de água:

SO2 + 1/2 O

2 SO

3

SO3 + H

2O H

2SO

4



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Unidade II

Entre os vários efeitos observados por essa reação, o mais importante é a formação da chuva ácida,acidificando os sistemas aquáticos e o solo e diminuindo a produção da agricultura. A acidez mata asalgas e o plâncton, provocando quebra da cadeia alimentar. Os peixes de milhares de lagos no Canadá ena Europa foram afetados ou até mesmo levados à extinção total por causa da acidez da água.

A chuva ácida provoca outros danos, que incluem a degradação da construção civil e a corrosãometálica. Em regiões como a Polônia, os trens não podem circular em velocidades maiores que 40 km/h,em virtude da corrosão dos trilhos.

Todo o SO2 presente na atmosfera é transformado em ácido sulfúrico ou em sulfatos particulados, a

menos que seja precipitado ou removido da atmosfera. Os sulfatos particulados são combinações químicasentre um íon sulfato (SO

42-) e um íon metálico, por exemplo, como ferro e cromo, formando o sulfato

desses metais. Nas regiões em que estão presentes as usinas de energia emitindo SO2 e particulados,

existe ainda alta concentração de óxidos de nitrogênio, provenientes de gases de escapamento de

automóveis e observa-se que esses danos são agravados.

A conversão de dióxido de enxofre em sulfatos pode levar de horas a alguns poucos dias. Dessaforma, a poluição do ar em determinada área pode se tornar um problema regional ou nacional, quandolevada pelo vento por centenas de quilômetros.

A China, em virtude de seu processo de industrialização, é o terceiro maior produtor mundial de SO2.

Suas concentrações médias diárias nas grandes áreas urbanas estão entre 100 e 400 mg/m3, enquantonas grandes cidades americanas estão entre 20 e 100 mg/m3. Esses valores surpreendem, pois o carvão,queimado em condições mínimas de controle de poluição, fornece 75% de toda a energia primária daChina. Essas emissões de SO2 na China causam grande preocupação aos japoneses, que acreditam quesuas plantações de arroz e a indústria da pesca estejam sofrendo prejuízos em consequência da acidezda chuva provocada pela poluição.

Na Índia, as emissões de SO2 reduziram a produção agrícola, causando sérios prejuízos à agricultura

de frutas e grãos. Esses problemas já tinham sido observados nos estados orientais indianos.

3.1.3 Metano

O metano, CH4, é um dos gases mais importantes, pois está presente tanto na atmosfera como nointerior da Terra. Possui uma aplicação importante como combustível doméstico e industrial, e constitui70% da composição do gás natural. A cada ano, os microrganismos produzem cerca de quatro bilhõesde toneladas desse gás. Essa quantidade tão grande traz profundos efeitos ao nosso organismo e aoambiente.

Os animais ruminantes produzem o metano na ausência de oxigênio no rúmen, a primeira cavidadedo estômago duplo desses animais, assim como nos intestinos dos insetos, por exemplo, nos cupins, nospântanos, nas plantações de arroz em terrenos alagados, nos aterros sanitários e nas fossas sépticas.A quantidade de metano tem aumentado de forma acentuada. Nos últimos dez anos, observou-se umaumento, por volta de 15% na produção de metano ao ano (GODISH, 1997).



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QUÍMICA AMBIENTAL

A ciência tem grande interesse no estudo da produção de metano nos animais, já que é um gásassociado ao efeito estufa, da mesma maneira que o CO

2, o vapor de água e o ozônio.

Outra preocupação é que aproximadamente 45 milhões de toneladas de CH4 escapam anualmente

para a atmosfera (região mais baixa até 15 km), e a molécula de metano absorve e irradia mais energiade CO

2, sendo mais efetiva na contribuição para o efeito estufa (GODISH, 1997).

3.1.4 Material particulado

Essa definição engloba toda substância, com exceção da água pura, que existe no ar sob condiçõesatmosféricas normais, em fase líquida ou sólida. Possui tamanho microscópico, mas de dimensões maioresque as moleculares. Podemos citar algumas fontes de material particulado, como poeira dos solos secos, cinzavulcânica, pólen, maresia e fagulhas provenientes dos processos de combustão (BOUBEL; TURNER, 1994).

Essas substâncias são conhecidas como aerosóis e são constituídas de materiais sólidos ou líquidossuspensos no ar. Essas partículas têm tamanhos maiores que um mícron (10 -6m) e são geralmenteassociadas a fontes naturais, como poeira. As partículas menores normalmente são provenientes deprocessos de combustão.

Os particulados podem afetar a respiração, provocar o agravamento de doença cardiovascular jáexistente e prejudicar o sistema imunológico do organismo. Partículas pequenas, com diâmetros menoresdo que 10 mícrons, são mais preocupantes, pois são facilmente inaladas para dentro dos pulmões,podendo passar para a corrente sanguínea ou continuar incorporadas ao pulmão por longos períodos.Entre os particulados finos mais significativos estão os sulfatos e os nitratos.

Milhões de toneladas de partículas em suspensão são emitidas para a atmosfera anualmente nomundo. As fontes de emissão mais comuns são os processos industriais, como as caldeiras de fundiçãoe as usinas elétricas. Esses particulados incluem materiais como partículas de amianto, que sãotransportadas pelo ar e pequenas partículas de metais pesados, como arsênio, zinco e chumbo, que sãoemitidos pelas fundições industriais (BOTKIN; KELLER, 2012).

Uma usina elétrica queimando carvão emite uma série de metais (originalmente presentes nocarvão em quantidades muito pequenas) de sua chaminé. São comuns: ferro titânio, manganês, zinco

vanádio, chumbo, cromo etc. Partículas de tamanho submicroscópico podem escapar ao controle depoluição e penetrar na atmosfera, onde permanecem em suspensão por dias antes de eventualmente sedepositarem no solo.

3.1.5 Hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos

Existem sob várias formas e são produzidos tanto naturalmente ou por atividades humanas, comouso do petróleo, incineração de lixo e evaporação de solventes orgânicos.

A vaporização das frações mais voláteis da gasolina e do etanol dentro do tanque dosautomóveis é uma fonte de poluição por hidrocarbonetos. A decomposição biológica da vegetação



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Unidade II

libera o metano. Os aromas das florestas são causados pela emissão de hidrocarbonetos, chamadosterpenos, pelas árvores. A visibilidade pode ser prejudicada pelo nevoeiro azul formado pelasreações fotoquímicas envolvendo terpenos. Embora as fontes naturais correspondam a 85% dasemissões, os hidrocarbonetos mais reativos vêm das atividades humanas.

Nas cidades, a emissão de fontes naturais é menos da metade das fontes artificiais. Alguns se tornamextremamente reativos após sua oxidação na atmosfera e têm um papel importante na formação deozônio e da poluição fotoquímica. Esse tipo de poluição pode causar sérios danos à vegetação.

Empregados na agricultura, para o controle de ervas daninhas e de pragas, são compostosorganoclorados, organofosforados e carbamatos. As principais fontes de emissão desses contaminantesatmosféricos são as indústrias fabricantes e os usuários, normalmente agricultores, por meio dosprocessos de pulverização nas plantações e no solo (BOUBEL; TURNER, 1994).

3.1.6 Óxidos de nitrogênio, névoa fotoquímica (smog ) e ozônio

Existem vários compostos formados por oxigênio e nitrogênio, representados por NOx. Ao contrário

dos outros poluentes mencionados, o nitrogênio oxidado não é proveniente do combustível, mas sim doar de combustão. Os óxidos de nitrogênio são gerados principalmente pelos motores dos automóveis epelas usinas elétricas. Por exemplo, no motor do automóvel, dentro da câmara de combustão, a reaçãoentre oxigênio e nitrogênio ocorre sob alta pressão e temperatura, caracterizando uma explosão. Nessascondições, são formados os óxidos do nitrogênio.

O efeito direto dos NOx nos humanos ainda não é alarmante nos níveis atuais. O maior problema

é o efeito secundário, isto é, o papel do NO2 na formação da névoa fotoquímica, que tem causadogrande preocupação em muitas cidades pelo mundo. Irritação dos olhos, visibilidade reduzida e doençasrespiratórias são alguns dos efeitos adversos. A névoa fotoquímica (smog ) é uma combinação dediferentes poluentes gasosos e particulados e sua produção acarreta uma série de reações (como mostraa figura a seguir).

NO, (oxidos denitrogênio)

Hidrocarbonetos sãocompostos orgânicos

Radiação solarna área urbana

Existindo uma camadade inversão, os poluentes

ficam aprisionados

Smog fotoquímicoconcentrado(ar marrom)

Sol

+

Figura 7 – Formação do smog fotoquímico



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QUÍMICA AMBIENTAL

Smog é um termo utilizado desde 1905 para uma mistura de fumaça (smoke ) e neblina (fog ) queproduziu um ar urbano insalubre. O termo é conhecido como poluição do ambiente urbano.

A radiação solar inicia o processo por meio da dissociação do poluente NO2 em NO e oxigênio livre.

Energia solar + NO2 NO + O

Esse oxigênio livre pode se combinar com o oxigênio molecular presente no ar para formar o ozônio(O

3). Normalmente, o ozônio irá reagir com o NO para restituir o NO

2.

O + O2 O

3

O3 + NO NO

2 + O

2

Na ausência de hidrocarbonetos, O3, NO

2, NO e O

2 estão em equilíbrio. A presença de hidrocarbonetos

(emissões de veículos e instalações industriais) nesse ciclo se altera.

Os hidrocarbonetos reagem com o oxigênio livre, NO e NO2, para formar radicais orgânicos muito

reativos, que são fortes agentes oxidantes. Esses radicais interferem no ciclo do oxigênio-nitrogêniopor meio da produção de mais NO

2 e da prevenção da destruição do ozônio, fazendo com que este se

acumule em concentrações mais altas do que as normais. O gás NO é incolor, mas o NO2 absorve a luz

solar, o que lhe dá a coloração marrom característica da névoa fotoquímica.

O automóvel é a maior fonte de contribuição para a névoa fotoquímica. Em algumas áreas urbanas,especialmente aquelas com indústrias leves, o motor a combustão interna responde por até 90% dessespoluentes do ar.

Por causa da importância da energia solar radiante na produção da névoa fotoquímica, a concentraçãode poluição irá variar ao longo do dia. Os reagentes necessários à produção da névoa fotoquímica –óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos – são produzidos por automóveis, principalmente durante ahora do rush matinal. Se esses reagentes ficam presos sobre a cidade por uma inversão térmica, então aprodução de poluição fotoquímica ocorre com o auxílio de luz solar. A produção diminui ao entardecer,

à medida que as radiações com comprimento de onda da luz solar necessárias às reações são filtradaspela atmosfera.

O ozônio (O3) ocorre em duas regiões separadas da atmosfera, e cada localização provoca uma

preocupação diferente. Enquanto o ozônio na atmosfera superior é benéfico por proteger a Terra daradiação ultravioleta nociva, altas concentrações de ozônio no nível do solo representam uma grandefonte de preocupação nas áreas ambiental e de saúde pública.

Na baixa atmosfera, o O3 é um poluente secundário produzido em dias claros na presença de

poluição primária. Automóveis, queima de combustíveis fósseis e processos industriais que geram NO2

são a principal fonte de produção de ozônio e outros oxidantes. Os efeitos ambientais causados pelo O3



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Unidade II

dependem da dose e da concentração da exposição, mas incluem danos às plantas e aos animais, alémde materiais como borracha, tintas e tecidos. Em concentrações mais altas, o ozônio mata o tecido foliare, se a exposição continuar, pode matar a planta toda. Nos animais e no ser humano, o efeito do ozônioenvolve vários tipos de danos, especialmente aos olhos e ao sistema respiratório.

3.1.7 Outras substâncias químicas

O gás fluorídrico (HF) é gerado em atividades metalúrgicas, como a produção do alumínio, a fabricaçãode fertilizantes e refinarias. É comum a sua liberação em processos que operam à alta temperatura coma participação do flúor na operação.

O gás sulfídrico (H2S) pode ser emitido por processos biogênicos naturais, em indústrias químicas,

refinarias de petróleo, indústria de celulose e papel, por causa da presença de enxofre na matéria-primaprocessada ou nos compostos usados no processamento.

Os metais pesados normalmente são lançados na atmosfera como material particulado. As fontes deemissão são processos de mineração e combustão de carvão e os processos siderúrgicos.

As substâncias radiativas são materiais que possuem alguns elementos capazes de emitir radiação.São fontes que irradiam energia na forma de partículas alfa, beta e gama. Essa energia irradiada poderomper ligações químicas de moléculas do tecido vivo e da estrutura dos materiais, causando danostanto a esses materiais como aos seres vivos. As principais fontes de emissão desses poluentes para aatmosfera são os depósitos naturais, usina nuclear, teste de armamento nuclear e queima do carvão.

O calor é, muitas vezes, tratado como poluição térmica ou energética. As principais fontes de emissãosão os processos de combustão, que liberam gases em temperaturas elevadas no ambiente.

O som é outra forma de liberação de energia para o meio ambiente, na forma de ondas, comintensidade suficiente para prejudicar os seres humanos e outros seres vivos. Está diretamenterelacionado com a atividade industrial.

4 CONSEQUÊNCIAS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

Os danos causados pela poluição são muitos, os mais comuns serão apresentados a seguir:

4.1 Efeitos ambientais

Os principais efeitos ambientais são o aumento do efeito estufa, a destruição da camada de ozônioe os depósitos ácidos.

4.1.1 Efeito estufa

A energia recebida pela Terra é irradiada pelo Sol. Essa radiação é composta basicamente de ondaseletromagnéticas (de alto nível energético), radiação ultravioleta (UV) e radiação visível (luz). A absorção



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QUÍMICA AMBIENTAL

e a perda da energia radiante pela atmosfera e pela superfície terrestre são as principais responsáveispelo clima da Terra.

Alguns gases da atmosfera do planeta absorvem a radiação infravermelha, que é emitida pelassuperfícies aquecidas. Por essa razão, esses gases reemitem essa radiação. Uma parte dela retorna àsuperfície da terra, deixando-a mais quente do que seria sem esse fator. Ao armazenar o calor, os gasesagem mais ou menos como um vidro em uma estufa, processo conhecido como efeito estufa, quese trata de um fenômeno natural que ocorre em vários planetas do sistema solar. Esse aquecimentonatural é causado pela presença de gotículas de água na atmosfera. A temperatura resultante do planetapermanece constante, indicando que a quantidade de energia recebida é praticamente igual à energiairradiada pela Terra. A atmosfera desenvolve um importante papel, controlando tanto a quantidade deenergia que chega à superfície como a que é devolvida ao espaço.

A atmosfera é atravessada por uma parcela da radiação solar de alta frequência (nível energético

elevado). Cerca de metade da energia que entra na atmosfera do planeta é absorvida pelas nuvense pelas partículas ou é refletida de volta para o espaço. O que sobra dessa energia é absorvidopela superfície terrestre, aquecendo continentes e oceanos. As superfícies irradiam essa energiasob a forma de radiação infravermelha ou térmica (calor). O vapor d’água e o CO

2 presentes

na atmosfera absorvem essa radiação. Uma parte desse calor absorvido é irradiado de volta àTerra. Assim, a temperatura da superfície terrestre é mantida em cerca de 30 oC. O aumento nasconcentrações de CO

2 faz que mais calor fique retido dentro da atmosfera do planeta. O retorno

de energia na forma de calor ao espaço sofre interferência do acúmulo de gases na troposfera(região da atmosfera com altura até 15 km).

Durante o século XX, ocorreu um ligeiro aquecimento global de 0,5 ºC, assim como um aumento de20% nas concentrações de CO

2 atmosférico. Desde o início da era industrial, as concentrações de CO

2

atmosférico aumentaram 30%.

Outros gases que estão se acumulando na atmosfera também desempenham papéis importantes noaquecimento da Terra. O dióxido de carbono e o vapor d’água absorvem apenas fracamente a radiaçãoinfravermelha, mas outros gases de “estufa” são potentes absorvedores do calor emitido nessa faixa deradiação. Esses gases são os óxidos de nitrogênio, o metano e os clorofluorcarbonos (CFCs).

Os motores dos automóveis produzem grandes quantidades de CO2 e NO. Este último poluente éresultante da reação que ocorre a alta temperatura entre O

2 e N

2 presentes no ar. O NO é produzido

também quando há ocorrência de relâmpagos.

N2 + O

2 2NO

A oxidação do NO na atmosfera é uma das fontes de produção do NO2.

2NO + O2 2NO

2



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Unidade II

A reação entre NO2 e O

2 ativada pela luz solar pode produzir o ozônio (O

3).

NO2 + O

2 NO* + O

3

O asterisco indica estado de ativação da molécula.

Lembrete

Como citado anteriormente, os cupins, os pântanos, a queima damadeira, a decomposição do lixo, de excrementos de animais etc. sãofontes de metano.

A presença do metano na atmosfera pode ser relacionada, em parte, com as crescentes populações

de gado bovino, com a decomposição da matéria orgânica em plantações de arroz e aterros sanitários ecom a produção de combustíveis fósseis. As concentrações de metano, estáveis desde o final da últimaera glacial, há aproximadamente dez mil anos, começaram a aumentar há mais ou menos cem anos, auma taxa anual de 1% (BAIRD; CANN, 2011).

Mesmo presentes em pequenas concentrações, os CFCs permanecem na atmosfera por muitos anose possuem uma grande capacidade de absorver calor. Uma molécula de CFC pode ter o mesmo efeitoque 10.000 moléculas de CO

2. Os CFCs são produto das atividades humanas, enquanto o óxido nitroso

(N2O) tem origem mista: processos agrícolas e industriais.

O aumento do efeito estufa é claramente uma questão internacional. Cerca 60% do volume totalde gases estufa são constituídos pelo CO

2. Atividades relacionadas com energia são responsáveis por

aproximadamente 80% do CO2 jogado na atmosfera todo ano.

Os Estados Unidos emitem, aproximadamente, 21 toneladas de dióxido de carbono por pessoaanualmente. Alemanha (11 t), Japão (9,3 t), China (2,8 t) e Índia (1,1 t). A mais alta emissão de CO

2

per capita é a dos Emirados Árabes Unidos, de aproximadamente 30 toneladas por ano. Os países emdesenvolvimento, na busca do desenvolvimento econômico e da industrialização, vão promover oaumento desses números. Alguns especialistas preveem que, dentro de cinco anos, a China substituirá

os Estados Unidos como maior emissor de CO2 (GODISH, 1997).

A primeira vez que ouvimos falar de gases estufa foi nos anos 1970, a partir de medidas dos níveisde dióxido de carbono na atmosfera. Dados do Mauna Loa Observatory , no Havaí, mostraram que asconcentrações de CO

2 atmosférico estavam aumentando constantemente, passando de 315 ppm em

1985 para mais de 400 ppm em 2013. A partir desses dados, foi estimado que se o consumo mundial decombustíveis fósseis crescer a uma taxa real de 1% a 2% ao ano, uma duplicação da concentração deCO

2 pode ser esperada em meados deste século.

Como o CO2 atua como um “cobertor térmico” na atmosfera, essa duplicação da sua concentração

pode significar um aumento da temperatura média global de 2 oC a 4 oC, que é substancial e tornará o



67

QUÍMICA AMBIENTAL

clima da Terra o mais quente desde dois milhões de anos atrás. Comparando a variação de temperaturaprevista com os dados obtidos em estudos que mostram que a temperatura global subiu 5 oC em 125.000anos, pode-se constatar um grande acréscimo na velocidade do aquecimento do planeta. Mesmo oacréscimo de 2 oC por volta de 2050 (como projetado por alguns modelos climáticos), é muito maior doque aquele verificado desde a Revolução Industrial em 1880, quando a temperatura média da Terra seelevou aproximadamente 0,6 oC.

Entre os indicadores do aquecimento global, alguns podem ser constatados até mesmo porleigos. Em termos de temperatura, dez dos quinze anos mais quentes de todos os tempos foramregistrados nos últimos dezesseis anos. Nota-se a antecipação da primavera e invernos tardios nasregiões localizadas em altas latitudes do Hemisfério Norte e alterações na distribuição geográficade algumas espécies animais em direção aos polos. As possíveis implicações dessa tendência deaquecimento são numerosas e assustadoras. É previsto um aquecimento diferenciado das regiõesdo globo terrestre, com maior incidência nos polos. O derretimento das calotas polares poderá

causar elevações no nível dos mares, que poderão chegar a 7 metros, aumentando a área doplaneta coberta por água.

A mudança no regime das chuvas, com a ocorrência de maior número de tempestades, será umdos efeitos mais observáveis. Variações de temperatura com maior amplitude; mudança das correntesmarinhas e dos ventos também são previstas, além de possível mudança no eixo da Terra.

Como as correntes oceânicas são controladas por diferenças de temperatura entre os polos e oEquador, algumas áreas (como a Europa) podem se tornar mais frias, em consequência das alteraçõesnos padrões de circulação dos oceanos.

A análise do ciclo do carbono na natureza pode ser uma ferramenta de grande valor. Sem a açãodo homem, os fluxos de carbono entre o ar, as plantas e os oceanos seriam praticamente equilibrados.A queima de combustíveis fósseis adiciona algo em torno de 5 bilhões de toneladas de carbono àatmosfera. Cerca de metade dessa quantidade é absorvida pelos oceanos e pelas plantas, enquanto aoutra metade permanece na atmosfera. Apesar de as plantas serem um dreno de dióxido de carbono, odesmatamento pode torná-las uma fonte produtora do gás (DERISIO, 2012).

O carbono adicionado à nossa atmosfera como resultado de desmatamento, queimadas

e derrubadas é estimado como próximo de 1 bilhão a 2 bilhões de toneladas por ano. Como osoceanos contêm mais ou menos 55 vezes mais carbono que a atmosfera e 20 vezes mais que asplantas terrestres, alterações em sua capacidade de absorver e armazenar carbono são cruciais noentendimento do ciclo do carbono. O sistema climático da Terra é complexo, e o nosso conhecimentosobre a mudança climática se desenvolve rapidamente. Novas descobertas sobre os papéis dapoluição atmosférica local e da destruição da camada de ozônio no abrandamento do efeito estufatêm reduzido as projeções computacionais sobre a taxa de aquecimento global. Há muitas dúvidasrelacionadas com o aumento percebido de CO

2 na atmosfera. Mesmo com toda a incerteza sobre os

impactos das crescentes concentrações de gases estufa em nossa atmosfera, podemos esperar que osdanos previstos representem verdadeiras tragédias, com consequências irreversíveis.



68

Unidade II

Para alguns cientistas, não sabemos o suficiente sobre o que está ocorrendo para sermos capazesde tomar as atitudes apropriadas. Mais pesquisa é necessária. Esse grupo de estudiosos entende que ograu de incerteza é demasiadamente grande para que qualquer atitude mais eficaz seja tomada, já querepresenta vultosos investimentos.

Outro grupo entende que deveríamos aceitar o fato de que a mudança climática é inevitável ecomeçar imediatamente a nos adaptar a temperaturas mais altas, nível do mar mais elevado, alteraçõesnas áreas de produção agrícola etc. Há os que são a favor de já iniciarmos alterações em nossos estilosde vida e tecnologias para reduzir a severidade das possíveis mudanças climáticas.

Algumas das opções para diminuir a concentração de monóxido de carbono dão mais ênfase àconservação de energia e a incentivos econômicos para desenvolver tecnologias alternativas e energianuclear. A eletricidade gerada pela combustão de gás natural produz 60% menos CO

2 por kWh gerado

que o carvão, e a utilização desse gás está crescendo.

A tabela a seguir mostra a produção de CO2 gerada por algumas atividades comuns. O aumento da

eficiência energética também poderá reduzir as emissões, ao mesmo tempo em que nos permite mantero mesmo nível de atividade.

Tabela 5 – Produção individual de dióxido de carbono

Uso Base Emissões de CO2 (kg)

Automóvel Por litro de gasolina 2,5

Eletricidade Por kWh (utilizando carvão) 0,9

Gás natural Por therm (para aquecimento) 5,4

1 therm = 100.000; Btu = 252.000; cal = 1,055 x 108 J

Uma recente proposta para a redução da quantidade de CO2 lançado à nossa atmosfera é o sequestro

de carbono. Trata-se de capturar o carbono na sua fonte e direcioná-lo para drenos não atmosféricos.Isso pode ser feito por meio de:

• absorção do CO2

diretamente da corrente de gases pelo contato com um solvente;

• injeção do gás em velhos poços de petróleo;

• bombeamento nos oceanos para captura para sedimentação;

• direcionamento mais eciente para ecossistemas terrestres, como orestas, vegetação e solos.

Uma companhia norueguesa está sequestrando CO2 em reservas de sal profundas sob o Mar do Norte.

Essa abordagem ainda demanda muita pesquisa. Os passos rumo à desaceleração do aquecimento global

serão custosos e controversos. Regulamentações legais sobre o uso de combustíveis fósseis certamente



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QUÍMICA AMBIENTAL

irão sobrecarregar alguns grupos, e as nações em desenvolvimento serão fortemente pressionadas aconcordar com controles sobre a queima de combustíveis fósseis e com o aumento da conservação deenergia.

4.1.2 Destruição da camada de ozônio

A energia solar é emitida em um conjunto de radiações de diferentes níveis energéticos, frequênciase comprimentos de onda. Basicamente, o nível energético aumenta com a frequência da radiação,enquanto o comprimento de onda diminui.

A absorção de algumas radiações de determinadas frequências pela atmosfera altera substancialmentea composição do conjunto. As espécies absorventes mais significativas são: oxigênio (O

2), ozônio (O

3),

vapor de água e poeira. Ela se dá por meio de complexos mecanismos que dependem das característicasdas moléculas, como geometria, polaridade, entre outras. Assim, o vapor de água e o CO

2 respondem

pela absorção de grande parte das radiações de maior comprimento de onda (classificadas comoinfravermelho), emanadas pela superfície da Terra.

O ozônio da estratosfera (região da atmosfera com altura entre 15 e 45 km) é particularmenteeficiente para absorver a radiação ultravioleta emanada pelo Sol. A existência de ozônio na atmosferapode ser danosa ou benéfica, em função da região em que se encontra. Na troposfera (até 15 km dealtura), a concentração fica ao redor de 0,03 ppm. Reações fotoquímicas que ocorrem em regiões comalto nível de fumaça e neblina podem elevar a concentração a 0,5 ppm. Nessas condições, esse gáscontribui para o efeito estufa e é um poluente altamente danoso para animais e vegetais, causandoirritação nos olhos, envelhecimento precoce e dificuldades respiratórias. Os vegetais absorvem o O

3, que

reage com substâncias da própria planta e impede a fotossíntese e seu crescimento. Na estratosfera, aconcentração média é da ordem de 0,2 ppm e está presente graças a reações térmicas e fotoquímicasenvolvendo oxigênio e ozônio.

Enquanto a presença de ozônio de troposfera é prejudicial, na estratosfera é imprescindível, poisabsorve a radiação ultravioleta emanada pelo Sol, que é extremamente danosa. Se essa absorção nãoocorresse, a vida na Terra seria impossível, pelo menos na forma que se conhece.

Certos contaminantes são extremamente nocivos à camada de ozônio que protege a Terra, pois

destroem as moléculas do gás. O monóxido de carbono (CO), proveniente de processos de combustão malcontrolados, por ser mais leve que o ar, chega à camada de ozônio com relativa facilidade, onde reagecom o ozônio, produzindo CO

2 e O

2. O monóxido de nitrogênio (NO) pode reagir com o O

3, destruindo-o

para produzir NO2 e O

2. O NO

2pode regenerar NO, tornando sua ação apenas catalítica, como mostra a

figura a seguir.

Tanto o NO como o NO2 estão na baixa atmosfera em grande quantidade. O primeiro é emitido pelos

motores dos automóveis e o segundo é resultante de reações posteriores. Essas emissões não causamdano à camada de ozônio. Dano significativo vem de emissões feitas a grande altitude, pelo tráfegoaéreo e por explosões nucleares (teste de bombas).



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Unidade II

Maiores danos à camada de ozônio são causados pelos compostos chamados de clorofluorcarbonos(CFCs). Tais compostos são utilizados principalmente em refrigeração (geladeiras e aparelhos de arcondicionado), na fabricação de espuma plástica, em certos produtos de limpeza e como propelentesem aerossóis.

Apesar de inertes na atmosfera inferior, os CFCs podem subir até a estratosfera, por meio de difusãomolecular, e carregados pelos movimentos da atmosfera atingem a estratosfera, onde as moléculassão destruídas pela radiação ultravioleta, liberando átomos de cloro e flúor, os quais são quimicamentedecompostos pela radiação ultravioleta.

Os átomos de cloro e as moléculas de outros hidrocarbonetos clorados se difundem para a camadade ozônio, onde destroem o O

3 por meio de reações em cadeia.

Emissõesprovenientes

da terra

N2O

NOx

CFCs

CIOx

Brometode metila

BrOx

Agentes catalíticosproduzidos a partir dosgases fonte da longaduração, liberados na

troposfera e transportadospara a estratosfera

03 produzido pela

fotodissociação do02 pela UVC do sol. Ose combina com 02

produzindo 03.

03 destruído pela

reação catalítica emcadeia de CIO. Reaçõessimilares ocorrem com

o NOx e o BrOx.

E s t r

a t o s f e r a

T r o p

o s f e r a

CI + 03 CIO + 02CIO + 0 CI + 02

O + 03 202

O ozônio édestruído

Resultadolíquido

03

02

0

O + 02s o l a r

Figura 8 – Processo de formação natural do ozônio e destruição pelos CFCs, N2O e brometos de metila.

Por meio dessas reações, cada átomo de cloro pode destruir cem mil moléculas de ozônio.Estima-se que o tempo médio de vida do átomo de cloro seja da ordem de um a dois anos e queuma molécula de CFC demore cerca de oito anos para atingir a estratosfera. Assim, se as emissõesdesse poluente fossem interrompidas hoje, os efeitos ainda atuariam por cerca de dez anos. Comoos CFCs são inertes até atingir a atmosfera superior, permanecem potencialmente perigosos porcerca de cem anos. Contribuem também para o aumento da absorção da radiação infravermelha,e dessa forma para o efeito estufa.



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QUÍMICA AMBIENTAL

Os CFCs possuem diversas aplicações comerciais: propelentes de aerossol, refrigerantes,agentes de assopramento de espumas e solventes. Assim, outras fontes continuaram a emitiresses poluentes para a atmosfera, e a quantidade de cloro na atmosfera atualmente é duas vezesmaior do que era em 1974 e cinco vezes maior do que em 1950. Evidências adicionais do efeitodos CFCs sobre a camada de ozônio surgiram na metade da década de 1980. Em 1985, cientistasbritânicos, analisando dados sobre as concentrações de ozônio sobre a Antártida obtidos porsatélites, observaram que, durante cada primavera (setembro e outubro), as concentrações deozônio se reduziam para aproximadamente metade do que eram vinte anos antes. A descoberta daexistência de zonas com reduzidas concentrações de ozônio, popularmente chamadas de buracona camada de ozônio, determinou enormes esforços internacionais de pesquisa que revelaramque a destruição do ozônio também estava ocorrendo sobre outras regiões de latitudes médias esobre o Ártico (BAIRD; CANN, 2011).

Foi observada uma conexão entre a destruição do ozônio e os CFCs, e descobrimos que as altas

concentrações de monóxidos de cloro eram as responsáveis pela degradação do ozônio. Os CFCs nãosão os únicos compostos halogenados que causam dano à camada de ozônio. Tetracloreto de carbono(CCl

4), metilclorofórmio (CH

3CCl

3), metilcloreto (CH

3Cl) e metilbrometo (CH

3Br) também são nocivos (a

vida média do tetracloreto de carbono na estratosfera é de cerca de quarenta anos).

O metilbrometo é produzido naturalmente nos oceanos, e pela queima de biomassa pode serutilizado como fumegante. Outros compostos de bromo que apresentam longo tempo de vida naatmosfera podem ser utilizados para apagar o fogo. As reações de destruição do ozônio pelo bromo sãosemelhantes às do cloro, porém acreditamos que o poder de destruição do bromo seja 40 vezes maior.

Os níveis de cloro estratosférico podem continuar crescendo por causa do uso desses produtosquímicos, mesmo com a eliminação do uso de CFCs, produtos clorados ainda são utilizados comosolventes. Sendo assim, sua substituição para alguns usos (como a fabricação de sabões e o tratamentode água) é relativamente fácil. O tetracloreto de carbono também foi substituído por outros solventesclorados, menos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana.

A destruição da camada de ozônio provoca a diminuição do seu poder de filtração das radiaçõesultravioleta. A ONU fez uma previsão de que o aumento de 1 % na incidência de radiação ultravioletasobre a Terra poderá representar mais de cem mil casos a mais de catarata por ano, além de milhares de

novos casos de câncer de pele e queimaduras, desequilíbrio do sistema imunológico e envelhecimentoprecoce.

O aumento das radiações ultravioleta afeta o fitoplâncton, que é a base da cadeia alimentar marinha.Toda a população dos oceanos seria afetada, desde microrganismos, peixes, pássaros até mesmomamíferos marinhos, como focas e baleias. Ocorreria também severa inibição da fotossíntese das algas,pois seriam afetados o crescimento e o DNA (ácido desoxirribonucleico) delas. Os raios ultravioleta têmreconhecida ação como reguladores do crescimento das plantas. O aumento das radiações acarretariadiminuição da produção agrícola, do tempo de vida útil de diversos materiais, como plásticos, borrachas,produtos têxteis.



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Unidade II

O Protocolo de Montreal, assinado em 1987 no Canadá, determinou o congelamento da produçãode CFCs nos níveis de 1986, uma redução nessa produção de 50% por volta de 1999 e o completobanimento dos CFCs em 2000. Esse acordo foi assinado por muitas das nações que produzem e utilizamCFCs, e é importante não apenas pela magnitude e velocidade das mudanças acordadas, mas tambémpor ser o primeiro verdadeiramente global a oferecer proteção a todo e qualquer ser humano. Baseadosnesse acordo, os Estados Unidos interromperam a produção de CFCs destruidores da camada de ozônioem 1996.

As medidas decorrentes desse acordo promoveram uma lenta recuperação, e cientistas preveem quea restauração completa da camada de ozônio pode ocorrer entre 2040 e 2050.

4.1.3 Os depósitos ácidos e a chuva ácida

São formado por um conjunto de depósitos secos e úmidos de certas substâncias poluentes, dos

quais a chuva ácida é um componente. Mesmo na ausência de chuva, ocorre a deposição de substânciasácidas poluentes, sendo esse mecanismo conhecido como depósito seco. Se houver ocorrência dechuvas, tem-se a chuva ácida.

A acidez é definida por meio de uma escala apropriada, denominada escala de pH, sendo:

pH = - log [H+]

onde [ H+] é a concentração molar do íon H+.

A escala de pH varia de 0 a 14 à temperatura de 25 ºC. Ao valor 7 corresponde o meio consideradoneutro. Valores abaixo de 7 indicam meios ácidos, enquanto valores acima de 7 indicam meios alcalinosou básicos.

O dióxido de carbono presente no ar se dissolve na água da chuva, formando o ácido carbônico. OpH resultante dessa dissolução é 5,6, como consequência do equilíbrio entre o íon bicarbonato (HCO

3 1-)

e o íon hidrogênio (H+).

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 HCO3- + H+

Quando a água da chuva apresenta pH 5,6 é considerada limpa, pura ou isenta de poluentes. Ovalor 5,6 é tomado como base para comparação com os valores de pH encontrados nas águas de chuvacontendo poluentes.

Os depósitos secos contêm compostos gasosos, como NO2, HNO

3, SO

2, aerossóis ácidos e partículas

finamente divididas de nitratos e sulfatos, parte do SO2 pode passar a SO

3.

Os depósitos úmidos contêm, além dos componentes citados, partículas de poeira, H2SO4, NH3.



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QUÍMICA AMBIENTAL

A composição dos depósitos pode variar, dependendo das atividades de cada região. Os componentesgasosos depositam-se por contato na superfície da água de rios, lagos, na vegetação, no solo e emoutros materiais. Se a superfície é úmida ou líquida, formam-se soluções ácidas. Os ácidos formados sãoos mesmos trazidos pela chuva ácida.

Quando as gotas de chuva são formadas, as gotículas de ácido e as partículas sólidas finamentedivididas podem atuar como pequenos núcleos para a condensação da água. Quando a chuva cai, ospoluentes incorporam-se a ela, fazendo baixar o pH da água. Os depósitos ácidos podem se acumularno solo, na vegetação, nas águas e nos materiais (como mostra a figura a seguir).

Usinas,veículos etc.

Escoamentosuperficial

Ecossistemaflorestal

LavourasÁrea urbana

Área urbana

Prédios emonumentos

Chuva ácida,neve e nevoeiro

Chuva ácida,neve e nevoeiro

Deposiçãoseca

Nuvens

Poluentes do arSO2, NOx

Precursores ácidos

Trasporte emudança, reações deoxidação complexas

H2SO4, ácidosulfúrico e HNO3,

ácido nítrico

Figura 9 – Formação da chuva ácida

No solo, dependendo da sua capacidade de neutralizar a acidez, podem alterar o equilíbrio que existeentre o cálcio, o magnésio e o alumínio, interferindo no desenvolvimento das plantas. O desequilíbrioaltera a concentração do íon Al3+, que atinge níveis de alta toxidez e retira do solo elementos importantes,como cálcio e magnésio. Podem ainda provocar a liberação de outros componentes tóxicos, como chumboe cádmio, que passam a fazer parte da constituição dos vegetais ingeridos pelo homem, causando danosà saúde.

Vários possíveis impactos sobre o ciclo dos vegetais são consequência dos depósitos ácidos. Elesincluem:

• a retirada rápida de minerais do solo, que podem acarretar um desequilíbrio da base de nutrientesdas plantas;

• aumento da mobilização do alumínio e outros metais, que podem conduzir à deciência denutrientes; danos às raízes e redução da resistência a seca;

• a inibição do processo microbiológico do solo, que pode conduzir à redução da decomposição damatéria orgânica, entre outros efeitos.



74

Unidade II

Pesquisas concluem que a chuva ácida causa estresse nas árvores, enfraquecendo-as contra oataque de insetos ou doenças. Essa pode ser a razão da perda da vitalidade das florestas americanas eeuropeias. Em 1995, aproximadamente 20% das árvores da Europa estavam moderada ou severamentedesfolhadas.

Nos sistemas aquáticos, a acidez elimina as algas e o plâncton, acarretando quebra da cadeiaalimentar. Mais de 200 lagos elevados do Parque Adirondack, no Estado de Nova York, perderam suapopulação nativa de peixes. Precipitações com valores de pH entre 4,0 e 4,5 são comuns nos estadosdo nordeste e sudeste americano, encontrando-se valores de pH entre 3,0 e 4,0 em algumas situaçõesisoladas. No Canadá, em Ontário, 140 lagos são destituídos de vida, com pH abaixo de 4,0, todos osvertebrados, a maioria dos invertebrados e a maior parte dos microrganismos são destruídos.

Existem muitos processos e fatores atmosféricos que influenciam a transformação de SO2 e NO

x

em chuva ácida. Alguns são de longa duração e podem levar até quatro dias para que os poluentes

caiam sobre a terra ou reajam com a umidade do ar para formar ácidos. Assim, a chuva ácida podeser transportada a grandes distâncias, desde a fonte até o ponto de deposição, cruzando fronteirasestaduais e internacionais. O Canadá afirma que as emissões de SO

2 dos Estados Unidos estão causando

séria deterioração em seus lagos e em suas florestas orientais.

Chaminés mais altas, construídas recentemente, têm lançado os poluentes a pontos mais altos daatmosfera, permitindo que fiquem por mais tempo no alto. Algumas soluções possíveis para o problemada chuva ácida envolvem a queima de carvão, com menor teor de enxofre, e a renovação de instalaçõesmais antigas, com dessulfurização dos gases de combustão, ou o uso de leitos fluidizados para umaqueima mais limpa do carvão.

Saiba mais

Para saber mais sobre os efeitos da chuva ácida, leia: JESUS, E. F. R.A importância do estudo das chuvas ácidas no contexto da abordagemclimatológica, Sitientibus , Feira de Santana, n.14, p. 143-153, 1996.

4.2 Efeitos sobre os materiais

Os efeitos dos depósitos ácidos sobre os materiais incluem a corrosão metálica e a degradação daconstrução civil em geral (incluindo prédios, casas, monumentos etc.). A poluição do ar pode afetar osmateriais por meio de depósitos de partículas ou deterioração química, quando altos níveis de fumaçae material particulado estão associados à sujeira das roupas e estruturas.

Partículas ácidas ou alcalinas, principalmente aquelas contendo enxofre, corroem materiais comopinturas, alvenaria em geral, estruturas de concreto, contatos elétricos e produtos têxteis, entre outros.

O ozônio é extremamente danoso para produtos de borracha, plásticos e têxteis.



75

QUÍMICA AMBIENTAL

4.3 Efeito sobre os vegetais

O dióxido de enxofre, o peroxiacetil nitrato (substância produzida por oxidação fotoquímica de certospoluentes primários) e o etileno são substâncias conhecidas como fitotóxicas. As menos severas são ocloro (Cl

2), o gás clorídrico (HCl), a amônia (NH

3) e o mercúrio. Em geral, os poluentes gasosos entram

na planta junto com o ar, no processo natural de respiração. Os danos causados podem variar desde aredução da taxa de crescimento até a morte da planta e a destruição da clorofila, com a consequenteinterrupção da fotossíntese. Normalmente, os sintomas se manifestam nas folhas, podendo-se associaro dano ao poluente.

4.4 Efeitos sobre a saúde humana

A maioria dos poluentes entra no corpo humano pelo sistema respiratório, que é formado pelasvias aéreas superiores (cavidades nasais e traqueia) e pelas vias aéreas inferiores (brônquios e pulmões).

Na entrada dos pulmões, a traqueia se divide em duas “árvores”, constituídas por uma série de canaisde diâmetros cada vez menores, até chegar aos bronquíolos, que têm diâmetro de 0,05 cm. No finaldos bronquíolos, estão os alvéolos, membranas em forma de saco com diâmetro 0,02 cm. Possuímoscentenas de milhões de alvéolos, somando uma área de cerca de 50 m2. Neles, o oxigênio respirado sedifunde para a corrente sanguínea, e o dióxido de carbono em sentido contrário.

Certos poluentes afetam a passagem de ar para os pulmões. O sistema respiratório possui váriosníveis de defesa contra a entrada de material estranho, como os pelos do nariz, a mucosa nasal e atraqueia. Existem ainda pequenos cílios nas paredes das vias respiratórias, capazes de retirar pequenaspartículas do ar. Assim, partículas com 5 µm de diâmetro são retiradas pelas vias superiores. Partículasmenores, da ordem de 0,1 a 1 µm, podem penetrar no pulmão. Para os gases, a solubilidade determina aproporção de absorção. Assim, o SO

2 é absorvido pelas vias superiores, enquanto CO, NO

2 e O

3 penetram

nos alvéolos.

Alguns poluentes trazem efeitos semelhantes, como o formaldeído e o SO2, que diminuem a

passagem do ar nas vias superiores. CO e NO2 interferem no transporte de oxigênio pelo sangue. Vários

poluentes estão presentes simultaneamente, e os efeitos decorrentes podem ser devidos a um ou maisconstituintes. A aspiração do CO, por exemplo, diminui a capacidade de transporte de oxigênio pelosangue, que é feito pela hemoglobina, pigmento vermelho do sangue que fixa o oxigênio e o distribui

pelas células. Em função do tempo de exposição e da concentração no ambiente, a aspiração podecausar desde dores de cabeça, redução da capacidade de acuidade mental, palpitação, vômito, coma atéa morte.

Pode também diminuir a visão no escuro, o tempo de decisão e o reflexo de um motorista quetenha ficado exposto a concentrações da ordem de 100 ppm (comuns nos engarrafamentos) em túneise congestionamentos. Supõe-se que tal fato possa ser causador de muitos acidentes de trânsito. Ainalação de SO

2 em concentrações de 1 ppm leva à obstrução das vias aéreas superiores por causa de

sua absorção. A presença simultânea de material particulado aumenta a periculosidade de tal forma quea exposição prolongada pode causar a morte.



76

Unidade II

Quanto aos óxidos de nitrogênio, não existem evidências de danos causados pelo NO. Entretanto,o NO

2 é transformado em nitroaminas no pulmão, as quais podem ser cancerígenas. Elas têm ação

irritante sobre os alvéolos e podem causar enfisema após longo tempo de exposição em concentraçõesda ordem de 1 ppm. Os oxidantes fotoquímicos são poluentes secundários, resultantes das reações dehidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio com os componentes da fumaça. O principal deles é o ozônio,cujos efeitos sobre a função pulmonar ainda não são totalmente esclarecidos. Em geral, exposições aambientes com concentração de 1 ppm acarretam estreitamento das vias respiratórias e irritação nosolhos.

O mecanismo por meio do qual o chumbo traz danos à saúde humana é bastante complexo. Ele agecomo agente inibidor de diversas etapas de produção da hemoglobina e, dependendo da forma comoé ingerido, cerca de 60% permanecem no corpo humano. Nos Estados Unidos e na Europa, adicionava-se o chumbo tetraetila em grandes quantidades à gasolina, como aditivo antidetonante. Com isso, nosEUA, 250 milhões de toneladas de chumbo eram lançadas na atmosfera anualmente. O organismo de

um cidadão americano continha, em média, cerca de 3 ppm de chumbo. Mulheres grávidas expostasao chumbo tetraetila são sujeitas a abortos e partos prematuros. Atualmente a emissão de chumbo émenor, apenas a frota de veículos mais antiga usa a gasolina aditivada com esse antidetonante.

4.5 Poluição do ar em ambientes internos

Nos países desenvolvidos, toda a atenção do público e dos órgãos governamentais até anos recentestem se voltado para a poluição ao ar livre. Entretanto, estudos no início dos anos 1980 mostraram queas concentrações de poluentes em ambientes internos podem ser muitas vezes maiores do que os níveisencontrados ao ar livre, inclusive excedendo os padrões estabelecidos em cada país.

Passamos cerca de 80% do nosso tempo em lugares fechados, seja em ambientes de trabalho, públicosou domésticos. Alguns cientistas ambientais acreditam que a respiração do ar em interiores pode causarou agravar grande parte de todas as doenças e contribuir para milhares de mortes anualmente.

Os principais poluentes dos ambientes internos são:

• Fumaça de tabaco – no ambiente, é muito comum e um perigoso poluente do ar interno, éproveniente da fumaça exalada por fumantes ou pela queima direta do tabaco dos cigarros,

charutos ou cachimbo. O tabaco contém milhares de substâncias químicas tóxicas e irritantes.Provoca doenças cardíacas e câncer de pulmão, podendo levar a óbito.

• Legionella pneumophila – bactéria que, quando inalada, causa um tipo de pneumonia, chamadadoença do legionário. Essa doença é transmitida por meio de equipamentos de ar condicionado,que abrigam as bactérias em reservatórios de água estagnada nos dutos de ar e filtros.

• Alguns bolores e mofos – liberam esporos tóxicos que, quando inalados por longo tempo, podemcausar inflamações crônicas nos pulmões, bem como pneumonia por hipersensibilidade e fibrosepulmonar.



77

QUÍMICA AMBIENTAL

• Gás radônio – sai naturalmente do solo e das rochas sob os edifícios, é considerado a segundamaior causa de câncer de pulmão nos Estados Unidos.

• Pesticidas – são utilizados sem restrições nas construções para controle de pragas, como formigas,pulgas, traças e roedores, e também são muito tóxicos para o ser humano.

• Algumas variedades de amianto – usadas em material isolante e à prova de fogo, em residências,escolas e escritórios, são conhecidas por causarem câncer de pulmão.

• Formaldeído – usado em matérias de isolamento por meio da espuma, como um aglutinador departículas e de painéis de madeira, e em muitos outros materiais encontrados em residências eescritórios.

• Ácaros, poeira e pólen – irritam o sistema respiratório, o nariz, os olhos e a pele das pessoas maissensíveis.

Vários processos usados em residências e escritórios são fontes de poluição. Muitos poluentes internosestão presentes em concentrações maiores nos ambientes internos do que no ambiente externo, como oCO

2 e o NO

2. O principal motivo disso é que nos preocupamos tanto com os processos de conservação de

energia em edificações que não levamos em consideração que muitos poluentes ficariam aprisionadosdentro dos ambientes fechados. Construímos nossos edifícios com janelas que não podem ser abertas, ea aplicação de aquecimento/refrigeração extensiva reduz o consumo de energia, mas afeta a qualidadedo ar. Uma função extremamente importante da ventilação é a troca do ar interior pelo exterior, quepossui menor concentração de poluentes. Se o sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado

tiver sido projetado corretamente, é possível habitar um edifício com segurança. Um sistema eficientefornece a ventilação necessária e a remoção de poluentes comuns do ar por meio de exaustores e filtros.A umidade deve ser cuidadosamente controlada, pois a alta umidade propicia o crescimento de mofose bolores e a baixa umidade pode ser fonte de desconforto. Independentemente da função do imóvel,a eficiência do sistema depende de um dimensionamento correto, da instalação adequada e de boascondições de manutenção.

As principais fontes de poluentes internos são:

• Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado podem ser fonte de poluentes internos,principalmente fungos e bactérias, caso seus filtros não recebam a manutenção necessária. Fornosa gás e a óleo liberam monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio e particulados.

• Banheiros são fontes de poluição, como fumo passivo, bolores e fungos são resultantes daumidade.

• Mobílias e tapetes geralmente contêm produtos químicos tóxicos, como formaldeído, solventesorgânicos e amianto, liberados ao longo do tempo no ambiente.

• Máquinas de café, fax, computadores e impressoras podem liberar partículas e substânciasquímicas como o ozônio, que é fortemente oxidante.



78

Unidade II

• Pesticidas podem contaminar os edifícios com produtos químicos cancerígenos.

• A entrada de ar fresco mal localizada pode propiciar a entrada de poluição do exterior.

• Fumantes dentro dos edifícios ou próximos da entrada causam poluição por causa da fumaça detabaco, que é trazida para dentro e percorre o prédio, por causa do efeito chaminé (quando hádiferenças de temperatura entre o meio interno e o externo, sendo a temperatura interior maior,o ar quente sobe e é substituído na parte inferior do edifício pelo ar exterior).

• Reformas e pinturas podem trazer muitos produtos químicos e materiais para dentro dasedificações. Os gases dessas atividades podem entrar no sistema de ventilação, causando poluiçãogeneralizada.

• Vários produtos de limpeza e solventes utilizados em escritórios contêm produtos químicos

tóxicos, que podem circular por todo o edifício.

• As pessoas podem aumentar o nível de dióxido de carbono, emitindo resíduos biológicos epropagando vírus e bactérias.

• Ácaros e fungos podem viver em tapetes e carpetes, o pólen pode aparecer tanto de fontesinternas como externas.

Muitos sintomas podem ser causados pela poluição interior. Alguns poluentes químicos causamhemorragias nasais, sinusite, dores de cabeça, irritação nos olhos, nariz e garganta. Por exemplo: pastilhasde cloro utilizadas em piscinas e banheiras aquecidas são irritantes se o pó das pastilhas é inalado,provocando tosse e falta de ar. Inalação de monóxido de carbono pode causar tonturas ou náusease, sob prolongada exposição, pode até levar a óbito. Esses sintomas podem aparecer rapidamenteapós a exposição a tais poluentes ou levar certo tempo para se manifestar, isso dificulta a associaçãoda exposição a uma determinada substância presente no ar interno e à doença, causada por longosperíodos de exposição.

4.6 Unidades especiais de concentração

Em muitas leis ambientais, é comum o uso de unidades especiais para indicar a concentração. Asmais comuns serão detalhadas a seguir.

• Parte por milhão (ppm)

Como o próprio nome diz, essa unidade significa: número de partes em um milhão de partes,ou seja, 1 ppm pode significar:

1 mg do soluto em 1.000.000 mg do solvente, ou

1 mg do soluto em 1.000 g do solvente, ou



79

QUÍMICA AMBIENTAL

1 mg do soluto em 1 kg do solvente.

Quando a água é o solvente, considerando que sua densidade seja 1g/mL, é válida a seguintecorrespondência:

1ppm = 1 mg/L = 1 g/m3 = 1 kg/1000 m3

• Parte por bilhão (ppb)

Para certos contaminantes extremamente tóxicos, as concentrações limites de tolerância sãomuito menores, para evitar riscos à saúde.

Nesses casos, utiliza-se a unidade chamada parte por bilhão (ppb), que significa número departes em um bilhão de partes.

Seguindo o mesmo raciocínio anterior, em se tratando de água, temos:

1 ppb = 1 mg/m3 = 1 g/1000 m3 = 1 kg/1.000.000 m3

4.6.1 Conversão de unidades especiais de concentração

As unidades parte por milhão (ppm) e parte por bilhão (ppb) devem ser evitadas, mas a necessidadede seu uso em algumas situações torna necessário o domínio na aplicação.

Quando tratamos de misturas gasosas, como é o caso de poluentes gasosos presentes no ar, um ppmpode ser entendido como o número de volumes de uma substância presentes em milhão de volumes deoutra. Nesse conceito, volume pode ser entendido como mL, cm3, litro, metro cúbico ou qualquer outraunidade. Por exemplo, se em uma determinada amostra de ar tivermos a presença de uma substânciagasosa, a concentração da mesma em ppm pode ser interpretada como o número de centímetros cúbicosda substância em um milhão de centímetros cúbicos (um metro cúbico de ar).

4.6.1.1 Miligramas por metro cúbico

Podemos expressar a concentração em miligramas da substância por metro cúbico de ar (mg/m 3),bastando para tanto calcular sua massa.

Supondo que 1 m3 de ar contenha A cm3 da substância, o cálculo da massa correspondente pode serfeito com auxílio da equação fundamental dos gases.

Sendo: P V = n R T, pode-se, então, escrever:

P V = m

MMolar R T

Onde:



80

Unidade II

MMolar é a massa molar da substância considerada;

P é a pressão exercida pela mistura;

V é o volume ocupado pela mistura;

T é a temperatura absoluta em graus Kelvin; e

R é a constante universal dos gases.

Substituindo V =A

1000 litros, tem-se:

P R TA

1000

= m

MMolarIsolando m, temos:

m = A P MMolar

1000RT

A massa na fórmula anterior está em gramas. Para expressá-la em miligramas, deve-se multiplicar aexpressão por 1.000. Assim,

m = A P MMolar

1000RT m =P MMolar

R T⋅ ⋅1000 ou A

Com base nas considerações iniciais, m é a massa (em miligramas) da substância em 1 m3 de ar.

Lembrando que A é a concentração da mesma em ppm, a expressão de conversão será:

C mg/m3=P MMolar

R T ⋅ C ppm

4.6.1.2 Microgramas por metro cúbico

Dispondo do valor da concentração em miligramas por metro cúbico, bastará multiplicar esse valorpor 1.000 para obter a concentração em microgramas por metro cúbico.

4.7 Leis ambientais e ambientes de trabalho

A utilização inteligente e planejada dos recursos naturais poderia ter poupado muito do meioambiente.



81

QUÍMICA AMBIENTAL

É de extrema urgência a fiscalização, a exigência do cumprimento das legislações e de acordosambientais, obrigando todas as nações, as indústrias e todos os segmentos de atividades humanas aterem como prioridade o meio ambiente. Quando a geração de poluentes for indispensável, o tratamentoprévio dos detritos e resíduos jogados no ambiente deve ser obrigatório.

Muitos ambientes industriais representam sérios riscos de contaminação tóxica para os empregados,pela concentração de poluentes que apresentam.

Assim, são também necessárias leis que protejam os empregados, estabelecendo limites deconcentração de poluentes nos ambientes, bem como condições seguras para o trabalho em todos osambientes que possam ser agressivos à saúde humana.

No caso brasileiro, a Lei 6.514/77 enfoca o capítulo V da Consolidação das Leis do Trabalho (CLT)relativamente à Medicina e à Segurança do Trabalho. Essa Lei, em conjunto com a Portaria nº 3214/78,

aprova as Normas Regulamentadoras (NR), que devem ser observadas visando à segurança dosempregados.

As normas enfocam as situações de risco, bem como as prevenções necessárias à saúde e aobem-estar dos funcionários, em todos os ramos de atividade.

A NR-15 refere-se às atividades e operações insalubres. O anexo II da norma trata dos agentesquímicos, cuja insalubridade é caracterizada por limite de tolerância e inspeção no local de trabalho.

A tabela a seguir mostra os Limites de Tolerância (LTs) para alguns agentes químicos, mostrando as

máximas concentrações de substâncias danosas à saúde que os ambientes de trabalho podem possuir.São associados os graus de insalubridade em cada caso.

Tabela 6 – Limites de Tolerância (LTs)

Agente químico Absorção pela pele Em ppm Em mg/m3 Grau de insalubridade

Ácido cianídrico + 8 9 Máximo

Acrilonitrila + 16 35 Máximo

Amônia (NH3) 20 14 Médio

Anilina + 4 15 Máximo

Cloro (Cl2) 0,8 2,3 Máximo

Dióxido de carbono 3.900 7.020 Mínimo

Fenol + 4 15 Máximo

Freon – 12 + 780 3.860 Mínimo

Metacrilato de metila 78 320 Mínimo

Monóxido de carbono 39 43 Máximo

Óxido nítrico 20 23 Máximo

Ozônio 0,08 0,16 Máximo

Fonte: BRASIL (1977).



82

Unidade II

4.8 Prefixos do Sistema Internacional de Unidades

Os prefixos do Sistema Internacional de Unidades, destinados à escrita de números muito pequenosou muito grandes, também são de uso comum em muitas leis. A tabela a seguir mostra o significado ea grafia correta dos mesmos:

Tabela 7 – Prefixos do SI

Prefixo Símbolo Multiplique aunidade por: Prefixo Símbolo Multiplique a

unidade por:

exa E 1018 deci d 10 - 1

peta P 1015 centi c 10 - 2

tera T 1012 mili m 10 - 3

giga G 109 micro m 10 - 6

mega M 106 nano n 10 - 9

quilo k 103 pico p 10 - 12

hecto h 102 fento f 10 - 15

deca da 101 atto a 10 - 18

Adaptado de: Carvalho (2011, p. 39).

Exemplo de Aplicação

Exemplos de cálculo

1) Calcule a concentração em ppm numa amostra que contém 0,1 a g de propano por n g de ar.

Importante:

A concentração em ppm poderá ser calculada somente se os dados fornecidos relativosàs quantidades da substância e do ar referirem-se à mesma grandeza (massa, volume etc.) eestiverem na mesma unidade.

Para expressar a concentração em ppm, deve-se conhecer o número de partes de propano em 1

milhão de partes (106) de ar. Como os dados são fornecidos em massa, pode-se fazer a proporção para106 gramas de ar.

Conforme a tabela do Sistema Internacional de Unidades, o prefixo a (atto) significa 10–18 e o prefixo n (nano) significa 10 – 9. Assim: 0,1 x 10–18 gramas de propano em 10– 9 gramas de ar.

C ppm

em 10 6 gramas de ar

Cppm0,1 x -1810 x 610

-910

=−10 4 ppm ou 0,0001 ppm



83

QUÍMICA AMBIENTAL

2) Calcule a concentração em ppm numa amostra que contém 100 mL de propano por h L de ar.

Para expressar a concentração em ppm, deve-se conhecer o número de partes de metano em 1milhão de partes (106) de ar. Como os dados são fornecidos em volume, pode-se fazer a proporção para106 litros de ar.

Conforme a tabela do Sistema Internacional de Unidades, o prefixo µ (micro) significa 10 – 6 e oprefixo h (hecto) significa 102. Assim:

100 x 10–6 litros de propano em 102 litros de ar

C ppm

em 106 litros de ar

Cppm ppm= =

100 x -610 x 610210 1

3) Calcule a concentração em mg/m3 de um amostra que contém 1 p g de fosfina em 0,001 M L de ar.

Importante:

A concentração em mg/m3 poderá ser calculada somente se o dado fornecido relativo àquantidade da substância estiver em massa e o dado relativo à quantidade de ar estiver emlitros.

Para expressar a concentração mg/m3, deve-se conhecer a massa (em mg) de fosfina em 1 m3 (1.000ou 10 3) litros de ar.

Conforme a tabela do Sistema Internacional de Unidades, o prefixo p (pico) significa 10– 12, e oprefixo M (mega), 10 6.

Assim, 1 x 10 –12 gramas de fosfina em 0,001 x 106 litros de ar.

C mg/m3

em 103

litros de ar

Cmg m x x

xg m ou mg m/

,/ /3

12 3

612 3 19 31 10 10

0 001 1010 10= =

−

− −

4) Em determinado local de uma fábrica, há uma fornalha em operação. Por causa de um descontrolemomentâneo no processo, são jogados no ambiente 16,8 g de CO por segundo, durante um período de2,4 minutos. O poluente espalha-se uniformemente no ambiente, que tem dimensões: 80 x 55 x 12 m.Pede-se:



84

Unidade II

a) Calcule a concentração de CO no ambiente, após o vazamento, em mg/m3 e em mg/m3.

b) Suponha que a quantidade de CO jogada no ambiente corresponda a 2.200 L do gás. Calcule suaconcentração em ppm e em ppb.

Resolução

a) A duração do vazamento em segundos é:

tempo = 2,4 x 60 = 144 segundos

A massa de CO jogada no ambiente será:

mCO

= 16,8 x 144 = 2.419,2 g ou 2.419.200 mg

O volume do ambiente representa o volume de ar e é dado por:

V = 80 x 55 x 12 = 52.800 m3

Dividindo-se a massa do contaminante pelo volume do ambiente, obtém-se a concentração solicitadano item a.

CCO

=2 419 200

52 800

. .

. @ 45,82mg / m3

Multiplicando-se por 1.000 o valor encontrado, temos a concentração em mg/m3.

CCO

= 45,82 x 1.000 = 45.820 mg / m3

b) Para calcular as concentrações em ppm, deve-se relacionar o volume do contaminante com ovolume do ambiente.

É conhecido o volume do gás em 52.800 m3 de ar (ou 52.800 x 10 3 litros de ar), a concentração emppm será o número de litros de CO em 1.000.000 (ou 106) litros de ar.

2.200 L de CO em 52.800 x 10 3 L de ar

Cppm

em 10 6 L de ar

C x

xCO =

2 200 10

52 800 10

6

3

.

. @ 41,67 ppm

Multiplicando-se por 1.000 o valor encontrado, tem-se a concentração em ppb.

C CO = 41,67 x 1.000 = 41.670 ppb



85

QUÍMICA AMBIENTAL

5) Um ambiente de trabalho possui as seguintes dimensões: 60 x 20 x 7,5 m. Quais as massas e osvolumes máximos de anilina, acrilonitrila e metacrilato de metila que podem estar presentes no ar semque haja insalubridade?

a) Para calcular as massas máximas, devemos considerar o volume do ambiente e os Limites deTolerância em mg/m3, de acordo com a tabela.

Volume total do ambiente = 60 x 20 x 7,5 = 9.000 m3

Para a anilina: LT = 15 mg / m3

15 mg → 1 m3

mmáxima

= 9.000 x 15 = 135.000 mg ≡ 135 g

mmáxima

→ 9.000 m3

Para a acrilonitrila: LT = 35 mg / m3

35 mg → 1 m3

mmáxima

= 000 x 35 = 315.000 mg ≡ 315 g

mmáxima

→ 9.000 m3

Para o metacrilato de metila: LT = 320 mg / m3

320 mg → 1 m3

mmáxima

→ 9.000 m3

mmáxima

= 9.000 x 320 = 2.880.000 mg ≡ 2.880 g

4.9 Padrões de qualidade do ar no Brasil

O padrão de qualidade do ar define limites máximos para concentrações de componentes atmosféricosque garantam a preservação da saúde e do bem-estar dos indivíduos. Normalmente, os padrões dequalidade do ar são baseados em estudos científicos dos efeitos causados por poluentes específicos eestabelecidos em níveis que têm como objetivo preservar a saúde dos cidadãos.

Por meio da Portaria Normativa no 38, de 14/3/1990, o Ibama estabeleceu padrões nacionais de

qualidade do ar, aumentando o número de parâmetros regulamentados por meio da Portaria GM no 231,



86

Unidade II

de 27/4/1976. Essa portaria foi submetida ao Conama e transformada na Resolução no 3, em 28/6/1990,em que foram definidos dois tipos de padrões de qualidade do ar: primários e secundários.

Os padrões primários são definidos quando as concentrações de poluentes superiores às estabelecidaspodem afetar a saúde da população e ser entendidas como níveis máximos toleráveis de concentração depoluentes atmosféricos. Os padrões secundários levam em consideração as concentrações de poluentesatmosféricos abaixo das quais se prevê algum efeito adverso sobre o bem-estar da população, prejuízosà flora e à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podemos considerar esses níveis deconcentração como metas a serem atingidas em longo prazo.

Os parâmetros de regulamentação são: partículas totais em suspensão (material particulado), dióxidode enxofre e monóxido de carbono, como podemos observar nas tabelas a seguir, contendo padrõesnacionais e paulista.

Tabela 8 – Padrões nacionais de qualidade do ar

Poluente Tempo deamostragem

Padrão primáriomg/m3

Padrão secundáriomg/m3 Método de medição

Partículas emsuspensão

24 horas *Mga

24080

15060

Amostragem em grandesvolumes

Partículas inaláveis 24 horas*Maa

15050

15050 Separação inercial/filtração

Dióxido de enxofre 1 hora *Maa

36580

10040 Pararosanilina

Monóxido deCarbono 1 hora*8 horas (mga)

40.000 (35 ppm)

1.000(9ppm)

40.000 (35 ppm)

1.000(9ppm) Infravermelho não dispersivo

Ozônio 1 hora * 160 160 Quimioluminescência

Fumaça 24 horas*Maa

15060

10040 Refletância

Dióxido denitrogênio

24 horas*Maa

320100

190100 Quimioluminescência

*Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano; Mga média geometria anual, Maa média aritmética anual.

Fonte: Brasil (1990).

Tabela 9 – Padrões de qualidade do ar para o estado de São Paulo

Poluente Tempo médio Padrões primários Padrõessecundários

Dióxido de enxofre - SO2 24 horas*

MA anual365 µg/m3

80 µg/m3100 µg/m3

40 µg/m3

Partículas totais em suspensão ou MaterialParticulado

24 horas*MG anual

240 µg/m3

80 µg/m3240 µg/m3

60 µg/m3

Monóxido de Carbono - CO 1 hora*8 horas

40.000 µg/m3

10.000 µg/m340.000 µg/m3

10.000 µg/m3

*Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano; Mga média geometria anual, Maa média aritmética anual.

Adaptado de: São Paulo (1976).



87

QUÍMICA AMBIENTAL

A mesma resolução determina critérios para episódios agudos de poluição do ar. Esses critérios sãoapresentados na tabela a seguir.

Tabela 10 – Critérios para episódios agudos de poluição do ar

Parâmetros Atenção Alerta EmergênciaDióxido de enxofre (SO

2 mg/m3) 24h 800 1.600 2.100

Partículas totais em suspensão PTS ou materialparticulado MP (mg/m3) 24h 375 625 875

SO2x PTS ou SO

2 x MP 65.000 261.000 393.000

Partículas inaláveis (mg/m3) - 24 horas 250 420 500

Fumaça (mg/m3) - 24 horas 250 420 500

Monóxido de carbono (mg/m3) - 8 horas 17000 34000 46000

Ozônio (mg/m3) - 1hora 400 800 1.000

Dióxido de nitrogênio (mg/m3) - 1 hora 1.130 2.260 3.000

Fonte: Brasil (1990).

Tabela 11 – Critérios para episódios agudos de poluição do ar no Estado de São Paulo (1976)

Parâmetros Atenção Alerta Emergência

Dióxido de enxofre - SO2 (µg/m3) 24h 800 1.600 2.100

Partículas totais em suspensão PTS ou MaterialParticulado MP (µg/m3) 24h 375 625 875

SO2x PTS ou SO

2x MP (µg/m3)2 - 24h 65.000 261.000 393.000

Monóxido de Carbono - CO (µg/m3

) 8h 17.000 34.000 46.000


Para informar o público sobre a qualidade do ar, bem como sobre as situações críticas quando algumpadrão é atingido, a legislação brasileira utiliza o Índice de Qualidade do Ar (IQA). Para obtê-lo, divide-sea concentração de um poluente pelo seu padrão primário e multiplica-se por 100. Será considerado opoluente com maior resultado para definição do IQA.

IQA = Concentração do Poluente/Padrão Primário

Tabela 12 – Relaçao do IQA com a qualidade do Ar

Índice de Qualidade do Ar (IQA) Qualidade do Ar

0 - 50 Boa

50 - 100 Aceitável

101 - 199 Inadequada

200 - 299 Má

300 - 399 Péssima

Maior que 400 Crítica




88

Unidade II

Exemplo de Aplicação

Exemplo de cálculo:

Uma amostra de 7 L de ar foi coletada em determinado local e revelou a presença de 294 µg demonóxido de carbono (CO), 1,05 µg de dióxido de enxofre (SO2) e 1,82 µg de material particulado (MP).

a) Calcule as concentrações dos poluentes e responda a que nível de qualidade do ar pertence o localde coleta.

b) Qual o Índice de Qualidade do Ar (IQA) divulgado para a população?

Padrões primários dos poluentes:

CO Material particulado SO2

40.000 µg/m3 240 µg/m3 365 µg/m3

Resposta:

a)

Para o monóxido de carbono (CO)

294 µg -------------- 7 L

x -------------- 1000 L = 103

L (1m3

)x = 294 . 103 / 7

x = 42.000 µg/m3

Para o dióxido de enxofre (SO2)

1,05 µg -------------- 7 L

x -------------- 1.000 L = 103 L (1m3)

x = 1,05 . 103 / 7x = 150 µg/m3

Para o material particulado (MP)

1,82 µg -------------- 7 L

x -------------- 1000 L = 103 L (1m3)

x = 1,82 . 103 / 7

x = 260 µg/m3



89

QUÍMICA AMBIENTAL

A presença de dióxido de enxofre (SO2) e de material particulado (MP) juntos no mesmo ambiente

aumenta a periculosidade e, para descobrir o nível de qualidade do ar, é necessário fazer o produto dosdois (somente quando estão presentes os dois poluentes): 150 µg/m3 x 260 µg/m3 = 39.000 (µg/m3)2, que pela tabela o nível é normal.

Para o CO, o nível é de alerta e, para o produto, SO2 x MP é normal; portanto, o nível dequalidade do ar a que corresponde a situação do local de coleta é de alerta (sempre a piorsituação).

b) Cálculo do Índice de Qualidade do Ar (IQA) para os três poluentes: divide-se a concentração dopoluente pelo padrão primário e multiplica-se por 100:

IQA (CO) = 42.000/40.000 = 1,05 x 100 = 105

IQA (SO2) = 150/365 = 0,41 x 100 = 41

IQA (MP) = 260/240 = 1,08 x 100 = 108

A pior situação (valor do IQA mais alto) é a do material particulado (MP); portanto, a classificaçãoquanto ao IQA é inadequada (divulgada para a população).

Resumo

A poluição do ar é considerada a mais crítica, pois não podemos deixarde respirar, enquanto podemos não ingerir água ou alimentos que possamestar contaminados ou de origem suspeita. É composta por: produtosquímicos naturais ou fabricados pelo ser humano e que possam ser levadospelo ar, como: gases, vapores, partículas sólidas ou líquidas.

Esse tipo de poluição não pode ser apenas considerado como umafumaça expelida pela chaminé, mas um produto gerado por meio de um

processo que se intensifica a cada árvore derrubada ou vegetal queimado,representando uma menor quantidade de oxigênio produzido e dedióxido de carbono eliminado. Paralelamente, as queimadas ilegais e odesmatamento destroem florestas e matas nativas, enquanto nas áreasoceânicas o fitoplâncton está sendo envenenado por pesticidas oriundosdas lavouras.

Os poluentes primários são substâncias emitidas por vários tipos deatividade: domésticas, industriais, automóveis, e podem causar efeitosadversos à saúde humana e ao meio ambiente como um todo. Podem

ser emitidos: na forma sólida (material particulado), ou em pequenas



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Unidade II

gotículas de líquido dispersas em um gás (névoa), ou na forma gasosa.Quase 100% da poluição emitida é resultado da atividade humana, como omonóxido de carbono (CO

2), óxidos de enxofre (SO

2), material particulado,

hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio. Os poluentes secundários sãogerados por reações químicas na atmosfera entre os componentes do ar eos poluentes primários.

Os principais efeitos ambientais são o aumento do efeito estufa, adestruição da camada de ozônio e os depósitos ácidos.

A maior parte dos poluentes entra no corpo humano pelo sistemarespiratório, que é formado pelas vias aéreas superiores (cavidades nasaise traqueia) e pelas vias aéreas inferiores (brônquios e pulmões). Certospoluentes afetam a passagem de ar para os pulmões. O sistema respiratório

possui vários níveis de defesa contra a entrada de material estranho, como ospelos do nariz, a mucosa nasal e a traqueia. Existem ainda pequenos cílios nasparedes das vias respiratórias, capazes de retirar pequenas partículas do ar.

Vários poluentes estão presentes simultaneamente, e os efeitosdecorrentes podem ser devidos a um ou mais constituintes. A aspiraçãodo CO, por exemplo, diminui a capacidade de transporte de oxigênio pelosangue, que é feito pela hemoglobina, pigmento vermelho do sangue quefixa o oxigênio e o distribui pelas células. Em função do tempo de exposiçãoe da concentração no ambiente, a aspiração pode causar desde dores decabeça, redução da capacidade de acuidade mental, palpitação, vômito,coma até a morte.

Exercícios

Questão 1. (Enade, 2008)



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QUÍMICA AMBIENTAL

Paralelamente à mensagem jocosa, existe, na charge, outra mensagem subjacente, que remete aofenômeno conhecido como:

A) Efeito estufa, observado a partir da Revolução Industrial, o qual corresponde ao aumento datemperatura global da Terra.

B) Aquecimento global, que pode causar secas, inundações, furacões, desertificação e elevação dosníveis dos oceanos.

C) Escurecimento global, que é causado pela presença, na atmosfera, de material particulado oriundoda poluição.

D) Mudança sazonal no trajeto das correntes marinhas, que altera o ciclo migratório dos pinguins.

E) Aumento do buraco na camada de ozônio, causado pela presença, na estratosfera, de gasesutilizados em sistemas de refrigeração.

Resposta correta: alternativa B.

Análise das alternativas

A) Alternativa incorreta.

Justificativa: está expressa na figura a ideia do degelo ocorrido nos polos, decorrente do processo deaquecimento global associado ao agravamento do efeito estufa. No entanto, é errado afirmar que tenhase originado a partir da Revolução Industrial, uma vez que o efeito estufa é um fenômeno atmosfériconatural existente há milhares de anos. O que se pode corretamente associar à Revolução Industrial é oagravamento desse fenômeno, em virtude da liberação atmosférica excessiva de gás carbônico por partede atividades humanas modernas.

B) Alternativa correta.

Justificativa: a figura mostra o derretimento de geleiras e os efeitos negativos desse fenômeno sobre

animais que vivem nos polos, os pinguins. O derretimento de geleiras é uma das previsões decorrentesdo fenômeno de elevação da temperatura global, conhecido como aquecimento global.

C) Alternativa incorreta.

Justificativa: de fato, a poluição promovida pelas indústrias e veículos é um fenômeno que temcontribuído em muito para a liberação de material particulado na atmosfera. No entanto, essas partículasem suspensão no ar não têm relação alguma com o aquecimento global, uma vez que a retenção docalor na superfície do planeta é realizado por gases, os chamados “gases de efeito estufa”, dentre osquais se destaca o gás carbônico.



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Unidade II

D) Alternativa incorreta.

Justificativa: estão explícitos na gravura a ocorrência do degelo e o alívio do pinguim por teradquirido uma geladeira, que irá garantir sua sobrevivência durante o degelo. Portanto, o que se estárepresentando na figura não é a migração dessas aves, e sim a sobrevivência (ou não) a um ambienteque se tornou hostil graças às mudanças climáticas.

E) Alternativa incorreta.

Justificativa: a camada de ozônio é um filtro terrestre contra o excesso de radiação ultravioletaemitida pelo Sol. Não se pode atribuir à destruição dessa camada o aquecimento global que temassolado nosso planeta, uma vez que esse aquecimento é resultante do aprisionamento, por partede gases de efeito estufa, do calor irradiado pela superfície terrestre aquecida pelo Sol.

Questão 2. (Enade, 2010) No final do século XX e início do século XXI, começam a ocorrer sériasalterações na atmosfera. A emissão do CO

2, resultante da queima de combustíveis em diversos tipos

de motores, contribui de forma especial para o aquecimento global. Surgem, ou intensificam-se,no transcorrer desse período, correntes de pensamento voltadas à preservação do meio ambiente epreocupadas em encontrar formas pelas quais as pessoas possam satisfazer suas necessidades semcomprometerem a qualidade de vida de futuras gerações. Nesse contexto, surge o chamado marketing ambiental, que divulga e promove ações como a substituição de combustíveis fósseis por biocombustíveis.

Em relação a esse assunto e quanto à utilização da gasolina e do etanol, avalie as afirmativas a seguir.

I) O consumo do etanol é incentivado por ações de marketing ambiental, pois o CO2 emitido pelaqueima desse biocombustível é mais leve e, logo, menos poluente.

II) A utilização do etanol deve ser incentivada pelo fato de esse biocombustível, ao contrário dagasolina, não agregar carbono proveniente de material fóssil ao ciclo de carbono que se desenvolve nasuperfície do planeta.

III) O etanol e a gasolina geram praticamente a mesma emissão quantitativa de CO2, resultando,

portanto, em prejuízo ambiental semelhante, pois não há diferença química entre o CO2 emitido pela

queima da gasolina e aquele emitido pela queima do etanol.

IV) O uso do etanol em substituição à gasolina é medida incentivada pelo marketing ambientaldevido principalmente às vantagens que pode trazer aos usineiros e à população que vive dos ganhoscom a cultura de cana-de-açúcar, já que os benefícios ao meio ambiente são mínimos.

É correto apenas o que se afirma em:

A) I.

B) II.



QUÍMICA AMBIENTAL

C) III.

D) I e IV.

E) II, III e IV.

Resolução desta questão na plataforma.

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